Page 85 - 《精细化工》2022年第3期

第 3 期 麦 颖，等: UV 固化蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯/SiO 2 杂化材料的制备与性能 ·507·

滴加 HEA（4.00 g，0.034 mol）反应 4 h 后，每隔 4%）的光引发剂 1173 继续搅拌 30 min。用 30 μm
30 min 取样对体系中的—NCO 含量用甲苯-二正丁 湿膜制备器将样品涂覆于打磨干燥的马口铁和透明
胺法进行测定，当—NCO 含量低于 0.5%时，视为 塑料 PC 板上，于 90 ℃烘箱中烘 2~3 min，经 KW-
反应结束。最后，通过旋转蒸发蒸出丙酮溶剂，获 4AC 型 UV 固化机〔迈库弗洛微流控技术（常州）有
得浅黄色透明黏性液体，即预聚物 COPUA。 限公司〕照射 60 s 固化成膜，记为 COPUA/SiO 2 -
1.2.2 改性硅溶胶的合成 5%。改变改性硅溶胶 MT-1 添加量，按照上述步骤
合成路线如下所示： 制得其他 COPUA/SiO 2 杂化材料。具体制备流程如

下所示。

1.3 结构表征与性能测试
FTIR 测试：采用溴化钾压片法对硅溶胶、固化
前后的 COPUA 和 COPUA/SiO 2 进行 FTIR 测试，波
–1
数范围：4000~400 cm 。TEM 测试：用微量移液枪
取样滴于铜网上，干燥后进行测试。SEM 测试：采
用场发射扫描电子显微镜对涂层表面进行形貌分
析，截面形貌用液氮淬断后的截面进行表征。AFM
测试：取少量样品旋涂于 5 mm×5 mm 的单面抛光
硅片上，固化后进行表征。UV-Vis 测试：用 30 μm
湿膜制备器将样品涂覆于 5 cm× 2 cm 的透明 PC 板

上，光固化后测试其透光率，以透明 PC 板为参照，
将 5.20 g TEOS（0.025 mol）、6.21 g MEMO（当
扫描波长为 300~800 nm。力学性能测试：采用万能
作纯物质计算，0.025 mol）和 4.60 g 无水乙醇加入
试验机 测定 ，测试 条件 ： 10 mm/min ，样品为
150 mL 三口烧瓶中混匀，称取 0.032 g p-TSA 溶解
140 mm×10 mm 长条状，每个样本分别测 3 次，然
于 1.575 g 去离子水中，搅拌下将 p-TSA 水溶液缓
后计算取平均值。TGA 测试：氮气氛围，升温速率
慢滴入上述溶液中，混合液在 35 ℃下搅拌 6 h 后转
10 ℃/min，测试范围为 30~700 ℃。表面物理性能
移至烧杯中，室温下继续磁力搅拌 12 h 后用质量分
测试：分别采用小车式铅笔硬度计、附着力试验仪
数 10%的 NaOH 溶液将 pH 调至 4~5，得到 MEMO
和漆膜弹性试验器测试膜的硬度、附着力和柔韧性，
与 TEOS 物质的量比为 1∶1 的改性硅溶胶，标记为
参照标准分别为 GB/T 6739—2006《色漆和清漆铅
MT-1。通过调整 MEMO 和 TEOS 的物质的量比得
笔法测定漆膜硬度》、GB/T 9286—1998《色漆和清
到一系列改性硅溶胶，具体制备条件见表 1。
漆漆膜的划格试验》和 GB 1731—1979《漆膜柔韧
表 1 改性硅溶胶的制备条件 性测定法》。
Table 1 Preparation conditions of modified silica sols
样品 TEOS/g MEMO/g CH 3CH 2OH/g H 2O/g p-TSA/g 2 结果与讨论
MT-0 5.20 0 4.60 0.900 0.018
MT-0.5 5.20 3.10 4.60 1.238 0.025 2.1 改性硅溶胶的结构表征
MT-1 5.20 6.21 4.60 1.575 0.032 样品 MT-0 和 MT-1 的 FTIR 谱图见图 1a。可
MT-1.5 5.20 9.31 4.60 1.913 0.038 –1
见，两个样品在 3100~3700 cm 处都存在 Si—OH
MT-2 5.20 12.41 4.60 2.250 0.045 中 O—H 键的伸缩振动峰；在 1068~1147、940 和

1.2.3 UV 固化 COPUA/SiO 2 杂化材料的制备 790 cm –1 处也都有吸收峰，分别对应于 Si—O—Si
称取 2.5 g COPUA 和 0.125 g（占 COPUA 树脂 的伸缩振动峰、Si—OH 中 Si—O 键的伸缩振动峰和
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质量的 5%）改性硅溶胶 MT-1 于 100 mL 烧杯中磁 Si—OCH 2 CH 3 伸缩振动峰 ，说明无论是否加入偶
力搅拌 30 min，后加入 0.5 g（占 COPUA 树脂质量 联剂 MEMO，水解缩合反应都会发生。未加入偶联
–1
的 20%）的 HDDA 和 0.1 g（占 COPUA 树脂质量的 剂 MEMO 的样品 MT-0 在 1710 和 1633 cm 处没有